JPS6021354A - 真空インタラプタの電極材料とその製造方法 - Google Patents
真空インタラプタの電極材料とその製造方法Info
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- JPS6021354A JPS6021354A JP58127254A JP12725483A JPS6021354A JP S6021354 A JPS6021354 A JP S6021354A JP 58127254 A JP58127254 A JP 58127254A JP 12725483 A JP12725483 A JP 12725483A JP S6021354 A JPS6021354 A JP S6021354A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/0203—Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、真空インタラプタの電極材料とその製造方法
に関する。 一般に、真空インタラプタの電極は、 1) 大電流をしゃ断する能力が高いこと、2) 絶縁
強度が大きいこと、 3)耐溶着性が良好なこと、及び 4)小電流を良好にしゃ断できること(さい断電流値が
小さいこと) 等の電極条件ft満足することが要求されている。 従来、上記の電極条件を満足すべく、種々の電極材料が
提案されている。が、いずれの電極材料も、上記の電極
条件を十分には満足しないのが現状である。 例えば、銅に微量の高蒸気圧材料(低融点材料)を含有
せしめft:、種々の電極、例えば、特公昭41−12
131号公報(米国特許証第3.246.979号参照
)に示されている、銅に0.5重量%のビスマスを含有
せしめてなるもの(以下、Cu−0,5Bi電極という
)、または、特公昭48−36071号公報(米国特許
証第3.596.027号参照ンに示されているもの等
が知られている。 これら高′#ス圧拐料を含有してなる電極にあつ・Cし
し、上記の電極条件から賎て、大正流しゃ断能ツバ曲I
I容;Ii″f性及び2淳′亀率に1憂れているものの
、絶縁強度、/l’tに大電流しゃ断接の絶縁強度が著
しく低下する欠点があり、しかも、さい断i(L流値が
10Aと高いために電流しゃ断時にさい断サージを発生
することがあるので、遅れ小電流を良好にしゃ断し?!
l 7:rい欠点があり、したがって、負荷側のミス機
器の絶縁破壊を引起す虞れがめった。 房だ、例えば、上記高蒸気圧材料を含有する電極の上述
したような欠点ヲフ〕゛ζ消するのを企図したiii、
4KQとして、刺・1と低蒸気圧材料(高融点材料)
との白金からなるもの、例えば、特公昭54−3612
1号公報(米国特許証第3,811,939号参照)に
示されている、20重量−の銅と80重量−のタングス
テンとからなるもの、または、特開昭5i−1,572
,843号公報(英国特許出願公開第2.024,25
7号公報参照)に示されているもの等が知られている。 これら低蒸気圧材料を含有してなる電極にあっては、上
記の電極条件から観て、絶縁強度が大きくなる利点はあ
るものの、短絡電流のような大電流會しゃ断することが
困離となる欠点があった。 本発明は、上述した技術水準に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、耐溶着性を不都合とならない
程度に良好に維持しつつ、絶縁強度?大きくし得るとと
もに大電流および小fIImのいずれをも良好にしゃ断
し得るようにした、:iG全インタラプタの¥lL極材
料とその製造方法を提供することである。 上記の目的を達成するために、本発明は、真空インタラ
プタの電極材料の組成とその製造方法に関するものでお
る。 特定発明は、電極材料を、29〜70重量−のフェライ
ト系ステンレス鋼と、合計で1〜10重月チに達し、か
つ、一方が少なくとも0.5重量%含まれる、モリブデ
ンおよびタングステンと、残り銅との複合全屈で構成し
た。 また、電極材料に関する他の発明は、29〜70重量%
のフェライト系ステンレス鋼粉末と、合計で1〜10重
量%に達し、かつ、一方が少なくとも0.5重量%含ま
れる、モリブデンおよびタングステン粉末とを相互に拡
散結合した多孔賀基拐に残り重・創1%の銅全溶浸させ
た複合金りで構成した。 そして、特定発明にかかる電極材料の製造方法に関する
−の発明は、まず、非酸化性雰囲気中において、フェラ
イト系ステンレス鋼上モリブデンとタングステンとの混
合粉宋音フェライト系ステンレス鋼の融点より低い温度
で加熱して、上記混合粉末の各金属を11コ互に拡散結
合することにより多孔質基材全形地し、ついで、非酸化
性雰囲気中において、上記多孔質基材上に鏑材装置くと
共に多孔質基材および鋼材をフェライト系ステンレス鋼
の融点より低い温度で、かつ、銅の融点以−ヒの温夏で
加熱して、鋼材を多孔質基材に溶浸させて複合金M’r
形成する方法である。 また、特定発明にかかる電極材料の製造方法に関する他
の発明は、まず、フェライト系ステンレス鋼とモリブデ
ンとタングステンとの混合粉末と銅材とを共に非酸化性
雰囲気中に納置し、ついで、各電極5は、29〜70重
量%のフェライト系ステンレス鋼と、金側で1〜101
1徂チに達し、かつ、一方が少なくとも0.5正月1%
含まれる、モリブデンおよびタングステンと、残り銅と
からなるi縫合金属の材料から成る。 このTii: 4Fr< 材料U、−100メツシユの
フェライト系ステンレス銅粉末29〜70 p> p;
係と、合l[で1〜10重景係重量し、かつ、一方が少
なくとも0、5 jJ
に関する。 一般に、真空インタラプタの電極は、 1) 大電流をしゃ断する能力が高いこと、2) 絶縁
強度が大きいこと、 3)耐溶着性が良好なこと、及び 4)小電流を良好にしゃ断できること(さい断電流値が
小さいこと) 等の電極条件ft満足することが要求されている。 従来、上記の電極条件を満足すべく、種々の電極材料が
提案されている。が、いずれの電極材料も、上記の電極
条件を十分には満足しないのが現状である。 例えば、銅に微量の高蒸気圧材料(低融点材料)を含有
せしめft:、種々の電極、例えば、特公昭41−12
131号公報(米国特許証第3.246.979号参照
)に示されている、銅に0.5重量%のビスマスを含有
せしめてなるもの(以下、Cu−0,5Bi電極という
)、または、特公昭48−36071号公報(米国特許
証第3.596.027号参照ンに示されているもの等
が知られている。 これら高′#ス圧拐料を含有してなる電極にあつ・Cし
し、上記の電極条件から賎て、大正流しゃ断能ツバ曲I
I容;Ii″f性及び2淳′亀率に1憂れているものの
、絶縁強度、/l’tに大電流しゃ断接の絶縁強度が著
しく低下する欠点があり、しかも、さい断i(L流値が
10Aと高いために電流しゃ断時にさい断サージを発生
することがあるので、遅れ小電流を良好にしゃ断し?!
l 7:rい欠点があり、したがって、負荷側のミス機
器の絶縁破壊を引起す虞れがめった。 房だ、例えば、上記高蒸気圧材料を含有する電極の上述
したような欠点ヲフ〕゛ζ消するのを企図したiii、
4KQとして、刺・1と低蒸気圧材料(高融点材料)
との白金からなるもの、例えば、特公昭54−3612
1号公報(米国特許証第3,811,939号参照)に
示されている、20重量−の銅と80重量−のタングス
テンとからなるもの、または、特開昭5i−1,572
,843号公報(英国特許出願公開第2.024,25
7号公報参照)に示されているもの等が知られている。 これら低蒸気圧材料を含有してなる電極にあっては、上
記の電極条件から観て、絶縁強度が大きくなる利点はあ
るものの、短絡電流のような大電流會しゃ断することが
困離となる欠点があった。 本発明は、上述した技術水準に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、耐溶着性を不都合とならない
程度に良好に維持しつつ、絶縁強度?大きくし得るとと
もに大電流および小fIImのいずれをも良好にしゃ断
し得るようにした、:iG全インタラプタの¥lL極材
料とその製造方法を提供することである。 上記の目的を達成するために、本発明は、真空インタラ
プタの電極材料の組成とその製造方法に関するものでお
る。 特定発明は、電極材料を、29〜70重量−のフェライ
ト系ステンレス鋼と、合計で1〜10重月チに達し、か
つ、一方が少なくとも0.5重量%含まれる、モリブデ
ンおよびタングステンと、残り銅との複合全屈で構成し
た。 また、電極材料に関する他の発明は、29〜70重量%
のフェライト系ステンレス鋼粉末と、合計で1〜10重
量%に達し、かつ、一方が少なくとも0.5重量%含ま
れる、モリブデンおよびタングステン粉末とを相互に拡
散結合した多孔賀基拐に残り重・創1%の銅全溶浸させ
た複合金りで構成した。 そして、特定発明にかかる電極材料の製造方法に関する
−の発明は、まず、非酸化性雰囲気中において、フェラ
イト系ステンレス鋼上モリブデンとタングステンとの混
合粉宋音フェライト系ステンレス鋼の融点より低い温度
で加熱して、上記混合粉末の各金属を11コ互に拡散結
合することにより多孔質基材全形地し、ついで、非酸化
性雰囲気中において、上記多孔質基材上に鏑材装置くと
共に多孔質基材および鋼材をフェライト系ステンレス鋼
の融点より低い温度で、かつ、銅の融点以−ヒの温夏で
加熱して、鋼材を多孔質基材に溶浸させて複合金M’r
形成する方法である。 また、特定発明にかかる電極材料の製造方法に関する他
の発明は、まず、フェライト系ステンレス鋼とモリブデ
ンとタングステンとの混合粉末と銅材とを共に非酸化性
雰囲気中に納置し、ついで、各電極5は、29〜70重
量%のフェライト系ステンレス鋼と、金側で1〜101
1徂チに達し、かつ、一方が少なくとも0.5正月1%
含まれる、モリブデンおよびタングステンと、残り銅と
からなるi縫合金属の材料から成る。 このTii: 4Fr< 材料U、−100メツシユの
フェライト系ステンレス銅粉末29〜70 p> p;
係と、合l[で1〜10重景係重量し、かつ、一方が少
なくとも0、5 jJ
【Ji % ’@目れる、−10
0メソシユのモリブデンおよびタングステン粉末とを相
互に拡散結合することr(より多孔質基材を形成し、こ
の基拐に残りMit%の銅を溶浸させた金軌糺織を有す
る。 なお、フェライト系ステンレス鋼としては、例えば、J
IS規格で5US405,5U8429゜8US430
,5US43OF又は808434が好適である。列掌
したフェライト系ステンレス鋼は、いずれも、鉄及びク
ロムを主成分とし、炭素、硅素、マンガン、リン、硫負
、モリブデン及びアルミニウムのうち幾つかを少f、添
加成分として含むものである。 以下、上述した電極材料を製造する方法について駅間す
る。 第1の製造方法 まず、7工ライト系ステンレス鋼29〜70iit%、
モリブデンおよびタングステンの合計で1〜10重景チ
重量し、がっ、一方が少なくとも0.5重i%の組成比
となるように調艶され、がっ、粒径’tt−−1ooメ
ラシユした、フェライト系ステンレス鋼粉末と、モリブ
デン粉末と、タングステン粉末とを所定量(例えに、加
工しろを加味した電極1個分相当)機械的に混合する。 ついで、得られた金属混合粉宋音、フェライト系ステン
レヌ脩、モリブデン、タングステン、および銅のいずれ
とも反応しない材料、例えば、アルミナから成る円形断
面の容器に収納し、この収納物を、非酸化性雰囲気中(
例えば、5X10 ’Torr 以下の圧力の兵窒中、
水素ガス中、窒素ガス中iたけアルゴンガス中等)にお
いて、フェライト系ステンレス鋼の融点(約1,500
℃)より低い温度で加熱保持(例えば、600〜1,0
00℃で5〜60分間程度)シ、これにより、フェライ
ト系ステンレス鋼粉末とモリブデン粉末とタングステン
粉末と全相互に拡散結合して、多孔質基材を製造する。 次に、上記拡散結合工程と同一または異なる非酸化性雰
囲気中において、上記多孔質基材上に銅ブロックまたは
絹粉末等の鋼材を置き、かつ、多孔質基材と鋼材とを銅
の融点(1,083℃)以上で、かつ、フェライト系ス
テンレス鋼の融点(約1,500℃)より低い温度で5
〜20分間程度加熱保持して、溶融した鋼材を多孔質基
材に溶浸させる。これにより、フェライト系ステンレス
鋼、モリブデン、タングステンおよび銅から成る複合金
桟材料′f:製造する。 前述の第1の製造方法は、多孔質基材の形成(拡散結合
)工程と、この多孔質基材への鋼材の溶浸工程とが完全
に分離していることに特徴があり、容器中で多孔質基材
を拡散結合形成している時には、この容器中に鋼材は納
置されていない。 したがって、第1の製造方法では、多孔賀基材の形成を
水素ガス、窒素ガス又はアルゴンガス等のガス中で行い
、この多孔質基材への缶材の溶浸f:A空引き下で行う
ことでも良い。 また、各柿非酸化性雰囲気中において電極多数個分に相
当する多孔質の柱状基材全製造し、この多孔雌状基材を
所要厚さ、および、形状に切断して例えば1個の電極月
Jの多孔賀慧拐に畑土した後に、この多孔質基材へのψ
ト]材の溶浸奮真空引き下で行うことでも良い。 第2の製造方法 第2の製造方法は、フェライト系ステンレス鋼35)
;l:とモリブデン粉末とタングステン粉末との混合粉
末と、缶材とを同一容器内に納置し、上記混合粉末の拡
散結合工程および鋼材の溶浸工程を同一非酸化性雰囲気
中での加熱温度の変更のみで一貫して行う点に特徴があ
る。 す力わち、第2の製造方法にあっては、まず、フェライ
ト系ステンレス鋼が29〜7o重i%、モリブデンおよ
びタングステンが合計で1〜10重量%に達すると共に
一方が少なくとも0.5重量%の組成比となるように調
整され、かつ、粒径を一100メツシュとした、フェラ
イト系ステンレス鋼粉末ト、モリブデン粉末と、および
タングステン粉末と全所定量機械的に混合する。 ついで、得られた金属混合粉末上、フェライト系ステン
レス鋼、モリブデン、タングステンおよび銅のいずれと
も反応しない材料、例えば、アルミナから成る円形断面
の容器に収納するとともに、金属混合粉末上に鋼材を載
置する。 ついで、容器中の収納物を非酸化雰囲気中(例えば、5
X 10 ’ Torr以下の圧力の真空中ンにおい
て、まず、錦の融点より低い温度で加熱保持(例えは、
600〜1,000℃で5〜60分間程度)し、これに
より、フエライ]・系ステンレスfti S 末とモリ
ブデン粉末とタングステン粉末とを相互に拡散結合して
、多孔質基材全製造する。 ついで、得られた多孔質基材と鋼材とを銅の融点(1,
083°C)以上で、がっ、フェライト系ステンレス鋼
の融点(約1,500T、)より低い温度(例えば1,
100℃)で、5〜20分間程度加熱保持し、溶融した
鋼材を多孔質基材に溶浸させる。これにより、フェライ
ト系ステンレス鋼、モリブデン。 タングステンおよび銅から成る複合会商の材料金呉造す
る。 なお、第1、第2の方法いずれの場合にあっても、非酸
化雰囲気度 持の際に脱ガスが同時に行なえる利点があって好適彦も
のである。もちろん真空中以外のガス中にて製造した場
合にあってもA窒インタラプタの電極として実用上開題
はないものである。また、上記各金属粉末における各全
屈粒子の径1−100メツシュとした理由は、各金貨粒
子が?a電極材料金属組織中で均一に分散し、且つ相互
拡散結合が良好となるようにするためである。 また、金属粉末の相互^合に要する、加熱温度ス雪間は
、炉の条件、形成する多孔質基材の形状、大きさ等の条
件、及び作業性等を考慮し、且つ所望の電極材料として
の性質を満足するように決定≠挿されるものであり、例
えば600℃で60分間、またはi、o o o℃で5
分間といった加熱条件で作業が行なわれるものである。 次に前述の、第2の製造方法(ただし、非酸化性>9’
flJJ ’Aは55X10 ’Torrt7)真空
中)により製造した電極材料の実施例にかがる金m組織
を第2図(4)、 (B)、 (C)、 (11,(ト
)および(ト)に示す。 第2図囚、 (B)、 (C)、 (D)、■およびU
つは、フェライト系ステンレス鋼の5US434が42
重量%、モリブデンが4重量%、タングステンが4重量
%、及び銅が50亜仲−の組成比とした電極材料のX線
マイクロアナライザによる特性写真であり、第2図(5
)は、全屈組織の二次電子像を示す特性写真である。 また5US434の主成分である鉄Fcs クロムCr
の分数状態は、詑2図(Bン、 C) 、から明らかで
あり、第2図中)の白い部分(白点JがFe1第1図2
の白い部分(白点)がcrである。更に第2図0は分散
したモリブデンMo′t−1また第2図(ト)は分散し
たタングステンwl示す特性X線像であり、この第2図
から判るように、5O8434,モリブデンMo、タン
グステンW、の各粉末(粉体)は、相互拡散結合して多
孔質基材全形成しており、そしてこの多孔質基材の孔(
間隙)に銅Cuが溶浸されることによって全体として強
固な結合体の複合金属全形成していることが判る。 以上の通シ図示し詳述した金^組織を有する電極材料金
、直径50mm5厚み6.5玉の円板に形成し、かつ、
その周縁にR=4闘の丸味を付けた電極とし、この電極
を一対第1図に示す構成の真空インタラゲタに組込んで
、この真空インタラプタの諸性能を検証した。この検証
結果は、以下の通!2でちった。 l)′α極材料の2.l電イ1(IAeS)3〜25チ
でちった。 2) 向j 溶着性 両゛1江4へ5,5間士を130 kgfの力で加圧し
、これら電極5,5間K 25 kArmsの11流を
3秒間+lfi i、:、: した(IDC短時間電流
規格ン後に、両電極5.5は、200 kgfの静的な
引外し力で問題なく引外すことができ、その後の接触抵
抗の増加は、2〜8襲に止まりfc。 また、両電極5.5同士を1,000kgfの力で加圧
し、これら電極5,5間に50 kArmssの電流を
3秒間通電した後に、両電極5,5を、200kgfの
静的な引外し力で問題なく引外すことができ、その後の
接触抵抗の増加は、2〜7%に止まった。 したがって、耐溶着性は、実用上不都合とならない程度
に良好に維持された。 3)さい断電流値 試験電流として30A’i通電して行なったところさい
断電流値は、平均3.8A(標準偏差σ1=1.3、標
本数n=100)であった。 4) 大電流しゃ断能力 11 kArmsの電流をしゃ断することができた。 5) 絶縁強度 極間ギャップt−3,0mmに維持し、インパルヌ耐電
圧試験を行なっfcところ、±120kV(バラツキ±
10 kV )の耐電圧値を示した。 6)シゃ断接の絶縁強度 11 kA f、(通電して複数回しゃ断した後に極間
ギャップf 3.0 mm K維持し、インノくルス酬
ME圧試験を行ったところ、±110kV(〕くラツキ
10 kV)の1fllt Tit圧値全示した。 7)小電流開閉後の絶縁強度 電流80Aで小電流連続開閉試験を10,000回行な
った。耐電圧値は、初期〜io、ooo回の間において
、はとんど変化しなかった。 8)進み小電流しゃ断能力 しゃ断試験(JEC181)を10,000回行なった
。 両電極5,5間に再点弧は発生し力かった。 上記電極材料に分いて、フェライト系ヌテンレス悟の種
類および組成比と、モリブデン+タングステン、および
f+iの各組成比とを変更した場合のさい断電流値およ
びインパルス耐電圧値を表に示す。 数種のフェライト系SUS、Mo。 表 WおよびCuの各組成比とさい断電(注:組成比は
重量%、極間ギャップは3.0闘)なお、5US434
は少量のMOf含有するものでちるが、SUSが含有す
るMOは微量でちるので、これとは無関係にMO’に添
加した。 上述の1)〜8)項から判るように、本発明の電4′1
弐I料から成る電極を有する真空インクラブタは、優れ
た諸性能を有するものであり、本発明にかかる電極と同
一形状のCu−0,5Bi電極を有する真空インタラプ
タのRI’T性能と比較したところ、下記の】山、りで
あった。 a)大電流しゃ断能力 両者間−である。。 1))4色縁強バを 一対のCu−0,5Bi電極が極間ギャップ10−にお
いて示すインパルス耐電圧値と、本発明′にかがる一対
の電極が極間ギャップ3.0朋において示すインパルス
耐電圧値とは同一であった。したがって、本発明にかか
る電極は、Cu−0,5Bi電極の3倍強の絶縁強度を
有する。 C)耐溶着性 本発明にかかる電極の耐溶着性は、(:u−0,5Bi
電極の耐溶着性の70%である。が、実用上はとんど問
題なく、必要ならば、電極開離瞬時の引外し力を若干増
加させればよい。 d)進み小電流しゃ断能力 本発明にかかる電極は、Cu−0,5Bi%極に比較し
て2倍のキャパシタンス容量の負荷全しゃ断することが
できる。 e)さい断電流値 本発明にかかる電極のさい断電流値は、Cu−o、sn
i@極のさい断電流値の30%と小さくなつた3、 また、表に示す図示以外の組成の電極も、Cu−0,5
I3i↑■極との比較において、第2図(4)〜いに示
す組成のものとほぼ同様の性能を示した。 しかして、フェライト系ステンレス鋼は、29重艮チ未
滴の場合にさい断電流値が急激に大きくなり、他方、7
0重量%を超える場合に大電流しゃ断能力が急激に低下
した。 また、モリブデンおよびタングステンが合計で1ffi
tチ未満の場合には、絶縁強度が急激に低下し、他方、
100重量を超える場合には、大電流しゃ断能力が急激
に低下した。 しかして、モリブデンがo、si’i%未満の場合及び
タングステンが0.5重量−未満の場合には、ともにさ
い断電流値が大きくなると共に機械的強度が低下した。 また、銅が20重量%未満の場合には、短時間電流試駿
の結果から4i′ilるように通電後の接触抵抗が急激
に大きくなり、すなわち、電極の導電率が急激に低下す
るので、定格電流通電時のジュール熱が急激に大きくな
り、銅20重量%未満の電極の実用性が低下した。 他方、銅が70重iチを超える場合には、絶縁強度が急
激に低下するとともに、耐溶眉性が急激に低下した。 以上の如く、特定発明は、29〜70重i%のフェライ
ト系ステンレス鋼と、合計で1〜10重量%に達し、か
つ、一方が少なくとも0.5重量%含まれるモリブデン
およびタングステンと、20〜70重量−の鋼材との複
合金ハを材料とする真空インクラックの電極であるから
、この電極は、Cu−0,5Bi電極のように高蒸気圧
材料金含有して成る従来の7!極に比して、真空インク
ラックの絶縁強度全飛躍的に大きくシ、かつ、さい断電
流値全飛躍的に/J−gくすることができる7、また従
来の20Cu−80W等の如き低蒸気圧材料を含有し1
なる電極に比べて大電流しゃ断を良好に行なうことがで
きる。したがって、特定発明にかかる電極I料は、大電
流しゃ断、進み小電流しゃ断および遅れ小電流しゃ断を
良好に行うことができる。 また、電極材料に関する他の発明は、29〜70M 1
1: %のフェライト系ステンレスにi粉末と、合計−
C1〜lO重旦チに達し、かつ、一方が少なくとも0.
5 ffa 量%のモリブデンおよびタングステン粉末
とを相互に拡散結合した多孔質基材に20〜70重量−
の銅材を溶浸させてなる、真空インタ2ブタの電極材料
であるから、上述した種々の効果に加えて、電極の機械
的強直の向上を図ることができる。 また、特定発明にかがる電極材料の製造方法に関する−
の発明は、フェライト系ステンレス鋼とモリブデンとタ
ングステンとの混合粉末を非酸化性雰囲気中で、かつ、
所定温度で所定時間保持し、相互に拡散結合させて多孔
質基材とし、この基材上に鋼材を置き、この鋼材を非酸
化性雰囲気中で多孔質基材に溶浸させて電極材料を製造
するようにしているので、各金属間の結合が良好に行わ
れ、その分散状態を均一にでき、電極材料の電気的特性
および機械的特性を優れたものとすることができる。 また、!1ケ定究明にかかるlH,lj極伺Hの製造方
法に四ノーる他の発明は、フェライト系ステンレスぐ1
1’! 、!=モリブデンとタングステンとの混合粉末
と剣Ill材とを共に所定の容);:り中に納ll!t
、 L 、その後に、同−非r1セ化4生ンl囲気中で
混合粉末の相互拡散結合および銅(4の溶浸を温度調節
のみで一貫して行うようにしているので、上記製造方法
に旧するーの発明に11′う効果に加えて、作イ1!工
程の−BISを省略でさる効果を・右する。
0メソシユのモリブデンおよびタングステン粉末とを相
互に拡散結合することr(より多孔質基材を形成し、こ
の基拐に残りMit%の銅を溶浸させた金軌糺織を有す
る。 なお、フェライト系ステンレス鋼としては、例えば、J
IS規格で5US405,5U8429゜8US430
,5US43OF又は808434が好適である。列掌
したフェライト系ステンレス鋼は、いずれも、鉄及びク
ロムを主成分とし、炭素、硅素、マンガン、リン、硫負
、モリブデン及びアルミニウムのうち幾つかを少f、添
加成分として含むものである。 以下、上述した電極材料を製造する方法について駅間す
る。 第1の製造方法 まず、7工ライト系ステンレス鋼29〜70iit%、
モリブデンおよびタングステンの合計で1〜10重景チ
重量し、がっ、一方が少なくとも0.5重i%の組成比
となるように調艶され、がっ、粒径’tt−−1ooメ
ラシユした、フェライト系ステンレス鋼粉末と、モリブ
デン粉末と、タングステン粉末とを所定量(例えに、加
工しろを加味した電極1個分相当)機械的に混合する。 ついで、得られた金属混合粉宋音、フェライト系ステン
レヌ脩、モリブデン、タングステン、および銅のいずれ
とも反応しない材料、例えば、アルミナから成る円形断
面の容器に収納し、この収納物を、非酸化性雰囲気中(
例えば、5X10 ’Torr 以下の圧力の兵窒中、
水素ガス中、窒素ガス中iたけアルゴンガス中等)にお
いて、フェライト系ステンレス鋼の融点(約1,500
℃)より低い温度で加熱保持(例えば、600〜1,0
00℃で5〜60分間程度)シ、これにより、フェライ
ト系ステンレス鋼粉末とモリブデン粉末とタングステン
粉末と全相互に拡散結合して、多孔質基材を製造する。 次に、上記拡散結合工程と同一または異なる非酸化性雰
囲気中において、上記多孔質基材上に銅ブロックまたは
絹粉末等の鋼材を置き、かつ、多孔質基材と鋼材とを銅
の融点(1,083℃)以上で、かつ、フェライト系ス
テンレス鋼の融点(約1,500℃)より低い温度で5
〜20分間程度加熱保持して、溶融した鋼材を多孔質基
材に溶浸させる。これにより、フェライト系ステンレス
鋼、モリブデン、タングステンおよび銅から成る複合金
桟材料′f:製造する。 前述の第1の製造方法は、多孔質基材の形成(拡散結合
)工程と、この多孔質基材への鋼材の溶浸工程とが完全
に分離していることに特徴があり、容器中で多孔質基材
を拡散結合形成している時には、この容器中に鋼材は納
置されていない。 したがって、第1の製造方法では、多孔賀基材の形成を
水素ガス、窒素ガス又はアルゴンガス等のガス中で行い
、この多孔質基材への缶材の溶浸f:A空引き下で行う
ことでも良い。 また、各柿非酸化性雰囲気中において電極多数個分に相
当する多孔質の柱状基材全製造し、この多孔雌状基材を
所要厚さ、および、形状に切断して例えば1個の電極月
Jの多孔賀慧拐に畑土した後に、この多孔質基材へのψ
ト]材の溶浸奮真空引き下で行うことでも良い。 第2の製造方法 第2の製造方法は、フェライト系ステンレス鋼35)
;l:とモリブデン粉末とタングステン粉末との混合粉
末と、缶材とを同一容器内に納置し、上記混合粉末の拡
散結合工程および鋼材の溶浸工程を同一非酸化性雰囲気
中での加熱温度の変更のみで一貫して行う点に特徴があ
る。 す力わち、第2の製造方法にあっては、まず、フェライ
ト系ステンレス鋼が29〜7o重i%、モリブデンおよ
びタングステンが合計で1〜10重量%に達すると共に
一方が少なくとも0.5重量%の組成比となるように調
整され、かつ、粒径を一100メツシュとした、フェラ
イト系ステンレス鋼粉末ト、モリブデン粉末と、および
タングステン粉末と全所定量機械的に混合する。 ついで、得られた金属混合粉末上、フェライト系ステン
レス鋼、モリブデン、タングステンおよび銅のいずれと
も反応しない材料、例えば、アルミナから成る円形断面
の容器に収納するとともに、金属混合粉末上に鋼材を載
置する。 ついで、容器中の収納物を非酸化雰囲気中(例えば、5
X 10 ’ Torr以下の圧力の真空中ンにおい
て、まず、錦の融点より低い温度で加熱保持(例えは、
600〜1,000℃で5〜60分間程度)し、これに
より、フエライ]・系ステンレスfti S 末とモリ
ブデン粉末とタングステン粉末とを相互に拡散結合して
、多孔質基材全製造する。 ついで、得られた多孔質基材と鋼材とを銅の融点(1,
083°C)以上で、がっ、フェライト系ステンレス鋼
の融点(約1,500T、)より低い温度(例えば1,
100℃)で、5〜20分間程度加熱保持し、溶融した
鋼材を多孔質基材に溶浸させる。これにより、フェライ
ト系ステンレス鋼、モリブデン。 タングステンおよび銅から成る複合会商の材料金呉造す
る。 なお、第1、第2の方法いずれの場合にあっても、非酸
化雰囲気度 持の際に脱ガスが同時に行なえる利点があって好適彦も
のである。もちろん真空中以外のガス中にて製造した場
合にあってもA窒インタラプタの電極として実用上開題
はないものである。また、上記各金属粉末における各全
屈粒子の径1−100メツシュとした理由は、各金貨粒
子が?a電極材料金属組織中で均一に分散し、且つ相互
拡散結合が良好となるようにするためである。 また、金属粉末の相互^合に要する、加熱温度ス雪間は
、炉の条件、形成する多孔質基材の形状、大きさ等の条
件、及び作業性等を考慮し、且つ所望の電極材料として
の性質を満足するように決定≠挿されるものであり、例
えば600℃で60分間、またはi、o o o℃で5
分間といった加熱条件で作業が行なわれるものである。 次に前述の、第2の製造方法(ただし、非酸化性>9’
flJJ ’Aは55X10 ’Torrt7)真空
中)により製造した電極材料の実施例にかがる金m組織
を第2図(4)、 (B)、 (C)、 (11,(ト
)および(ト)に示す。 第2図囚、 (B)、 (C)、 (D)、■およびU
つは、フェライト系ステンレス鋼の5US434が42
重量%、モリブデンが4重量%、タングステンが4重量
%、及び銅が50亜仲−の組成比とした電極材料のX線
マイクロアナライザによる特性写真であり、第2図(5
)は、全屈組織の二次電子像を示す特性写真である。 また5US434の主成分である鉄Fcs クロムCr
の分数状態は、詑2図(Bン、 C) 、から明らかで
あり、第2図中)の白い部分(白点JがFe1第1図2
の白い部分(白点)がcrである。更に第2図0は分散
したモリブデンMo′t−1また第2図(ト)は分散し
たタングステンwl示す特性X線像であり、この第2図
から判るように、5O8434,モリブデンMo、タン
グステンW、の各粉末(粉体)は、相互拡散結合して多
孔質基材全形成しており、そしてこの多孔質基材の孔(
間隙)に銅Cuが溶浸されることによって全体として強
固な結合体の複合金属全形成していることが判る。 以上の通シ図示し詳述した金^組織を有する電極材料金
、直径50mm5厚み6.5玉の円板に形成し、かつ、
その周縁にR=4闘の丸味を付けた電極とし、この電極
を一対第1図に示す構成の真空インタラゲタに組込んで
、この真空インタラプタの諸性能を検証した。この検証
結果は、以下の通!2でちった。 l)′α極材料の2.l電イ1(IAeS)3〜25チ
でちった。 2) 向j 溶着性 両゛1江4へ5,5間士を130 kgfの力で加圧し
、これら電極5,5間K 25 kArmsの11流を
3秒間+lfi i、:、: した(IDC短時間電流
規格ン後に、両電極5.5は、200 kgfの静的な
引外し力で問題なく引外すことができ、その後の接触抵
抗の増加は、2〜8襲に止まりfc。 また、両電極5.5同士を1,000kgfの力で加圧
し、これら電極5,5間に50 kArmssの電流を
3秒間通電した後に、両電極5,5を、200kgfの
静的な引外し力で問題なく引外すことができ、その後の
接触抵抗の増加は、2〜7%に止まった。 したがって、耐溶着性は、実用上不都合とならない程度
に良好に維持された。 3)さい断電流値 試験電流として30A’i通電して行なったところさい
断電流値は、平均3.8A(標準偏差σ1=1.3、標
本数n=100)であった。 4) 大電流しゃ断能力 11 kArmsの電流をしゃ断することができた。 5) 絶縁強度 極間ギャップt−3,0mmに維持し、インパルヌ耐電
圧試験を行なっfcところ、±120kV(バラツキ±
10 kV )の耐電圧値を示した。 6)シゃ断接の絶縁強度 11 kA f、(通電して複数回しゃ断した後に極間
ギャップf 3.0 mm K維持し、インノくルス酬
ME圧試験を行ったところ、±110kV(〕くラツキ
10 kV)の1fllt Tit圧値全示した。 7)小電流開閉後の絶縁強度 電流80Aで小電流連続開閉試験を10,000回行な
った。耐電圧値は、初期〜io、ooo回の間において
、はとんど変化しなかった。 8)進み小電流しゃ断能力 しゃ断試験(JEC181)を10,000回行なった
。 両電極5,5間に再点弧は発生し力かった。 上記電極材料に分いて、フェライト系ヌテンレス悟の種
類および組成比と、モリブデン+タングステン、および
f+iの各組成比とを変更した場合のさい断電流値およ
びインパルス耐電圧値を表に示す。 数種のフェライト系SUS、Mo。 表 WおよびCuの各組成比とさい断電(注:組成比は
重量%、極間ギャップは3.0闘)なお、5US434
は少量のMOf含有するものでちるが、SUSが含有す
るMOは微量でちるので、これとは無関係にMO’に添
加した。 上述の1)〜8)項から判るように、本発明の電4′1
弐I料から成る電極を有する真空インクラブタは、優れ
た諸性能を有するものであり、本発明にかかる電極と同
一形状のCu−0,5Bi電極を有する真空インタラプ
タのRI’T性能と比較したところ、下記の】山、りで
あった。 a)大電流しゃ断能力 両者間−である。。 1))4色縁強バを 一対のCu−0,5Bi電極が極間ギャップ10−にお
いて示すインパルス耐電圧値と、本発明′にかがる一対
の電極が極間ギャップ3.0朋において示すインパルス
耐電圧値とは同一であった。したがって、本発明にかか
る電極は、Cu−0,5Bi電極の3倍強の絶縁強度を
有する。 C)耐溶着性 本発明にかかる電極の耐溶着性は、(:u−0,5Bi
電極の耐溶着性の70%である。が、実用上はとんど問
題なく、必要ならば、電極開離瞬時の引外し力を若干増
加させればよい。 d)進み小電流しゃ断能力 本発明にかかる電極は、Cu−0,5Bi%極に比較し
て2倍のキャパシタンス容量の負荷全しゃ断することが
できる。 e)さい断電流値 本発明にかかる電極のさい断電流値は、Cu−o、sn
i@極のさい断電流値の30%と小さくなつた3、 また、表に示す図示以外の組成の電極も、Cu−0,5
I3i↑■極との比較において、第2図(4)〜いに示
す組成のものとほぼ同様の性能を示した。 しかして、フェライト系ステンレス鋼は、29重艮チ未
滴の場合にさい断電流値が急激に大きくなり、他方、7
0重量%を超える場合に大電流しゃ断能力が急激に低下
した。 また、モリブデンおよびタングステンが合計で1ffi
tチ未満の場合には、絶縁強度が急激に低下し、他方、
100重量を超える場合には、大電流しゃ断能力が急激
に低下した。 しかして、モリブデンがo、si’i%未満の場合及び
タングステンが0.5重量−未満の場合には、ともにさ
い断電流値が大きくなると共に機械的強度が低下した。 また、銅が20重量%未満の場合には、短時間電流試駿
の結果から4i′ilるように通電後の接触抵抗が急激
に大きくなり、すなわち、電極の導電率が急激に低下す
るので、定格電流通電時のジュール熱が急激に大きくな
り、銅20重量%未満の電極の実用性が低下した。 他方、銅が70重iチを超える場合には、絶縁強度が急
激に低下するとともに、耐溶眉性が急激に低下した。 以上の如く、特定発明は、29〜70重i%のフェライ
ト系ステンレス鋼と、合計で1〜10重量%に達し、か
つ、一方が少なくとも0.5重量%含まれるモリブデン
およびタングステンと、20〜70重量−の鋼材との複
合金ハを材料とする真空インクラックの電極であるから
、この電極は、Cu−0,5Bi電極のように高蒸気圧
材料金含有して成る従来の7!極に比して、真空インク
ラックの絶縁強度全飛躍的に大きくシ、かつ、さい断電
流値全飛躍的に/J−gくすることができる7、また従
来の20Cu−80W等の如き低蒸気圧材料を含有し1
なる電極に比べて大電流しゃ断を良好に行なうことがで
きる。したがって、特定発明にかかる電極I料は、大電
流しゃ断、進み小電流しゃ断および遅れ小電流しゃ断を
良好に行うことができる。 また、電極材料に関する他の発明は、29〜70M 1
1: %のフェライト系ステンレスにi粉末と、合計−
C1〜lO重旦チに達し、かつ、一方が少なくとも0.
5 ffa 量%のモリブデンおよびタングステン粉末
とを相互に拡散結合した多孔質基材に20〜70重量−
の銅材を溶浸させてなる、真空インタ2ブタの電極材料
であるから、上述した種々の効果に加えて、電極の機械
的強直の向上を図ることができる。 また、特定発明にかがる電極材料の製造方法に関する−
の発明は、フェライト系ステンレス鋼とモリブデンとタ
ングステンとの混合粉末を非酸化性雰囲気中で、かつ、
所定温度で所定時間保持し、相互に拡散結合させて多孔
質基材とし、この基材上に鋼材を置き、この鋼材を非酸
化性雰囲気中で多孔質基材に溶浸させて電極材料を製造
するようにしているので、各金属間の結合が良好に行わ
れ、その分散状態を均一にでき、電極材料の電気的特性
および機械的特性を優れたものとすることができる。 また、!1ケ定究明にかかるlH,lj極伺Hの製造方
法に四ノーる他の発明は、フェライト系ステンレスぐ1
1’! 、!=モリブデンとタングステンとの混合粉末
と剣Ill材とを共に所定の容);:り中に納ll!t
、 L 、その後に、同−非r1セ化4生ンl囲気中で
混合粉末の相互拡散結合および銅(4の溶浸を温度調節
のみで一貫して行うようにしているので、上記製造方法
に旧するーの発明に11′う効果に加えて、作イ1!工
程の−BISを省略でさる効果を・右する。
第1図は、本発明にかかる電極材料により成る電極をイ
1する真空インタラプタの継断面図、第2回置、(均、
<C)、OJ)、(ト)お裏びΦ)は、フェライト系ス
テンレス鋼の5US434が42 ih :jt!%、
モリブデンが4重量饅、タングステンが4.2i M%
、お工び銅が50重量%の組成を有する複合金夙から
成る電極材料のX線マイクロアナライザによる特性写真
で、WJz図囚装置電極材料の二次電子像を示し、第2
図(B)、 (CL ([)1.(ト)および(ト)は
、それぞれ分散状態にある、鉄、クロム、モリブデン、
タングステンおよび溶浸された鏑の特性X線像を示す。
1する真空インタラプタの継断面図、第2回置、(均、
<C)、OJ)、(ト)お裏びΦ)は、フェライト系ス
テンレス鋼の5US434が42 ih :jt!%、
モリブデンが4重量饅、タングステンが4.2i M%
、お工び銅が50重量%の組成を有する複合金夙から
成る電極材料のX線マイクロアナライザによる特性写真
で、WJz図囚装置電極材料の二次電子像を示し、第2
図(B)、 (CL ([)1.(ト)および(ト)は
、それぞれ分散状態にある、鉄、クロム、モリブデン、
タングステンおよび溶浸された鏑の特性X線像を示す。
Claims (4)
- (1) 29〜70n云%のフェライト系ステンレス4
′tと、合計で1〜10BR3%に達し、がっ、一方が
少なくとも0.5重量%含まれる、モリブデンおよびタ
ングステンと、残り銅との複合金属がら成る真空インタ
ラプタの電極材料。 - (2)29〜70重i%のフェライト系ステンレス銅粉
末と、合計で1〜10重景チ重量し、がっ、一方が少な
くとも0.5重量%含まれる、モリブデンおよびタング
ステン粉末と全相互に拡散結合した多孔質基材に残部銅
を溶浸させた複合金属から成る^空インタラプタの電極
材料。 - (3) まず、非酸化性雰囲気中においてフェライト系
ステンレス鋼粉末とモリブデン粉末とタングステン粉末
との混合粉末上、フェライト系ステンレス鋼の融点より
低い温度で加熱して、上記混合粉末の各金属を相互に拡
散結合することにより多孔質基材を形成し、ついで、非
酸化性雰囲気中において上記多孔質基材上に鋼材を置く
と共に、多孔質基材および鋼材をフェライト系ステンレ
ス鋼の融点より低い温度で、かつ、銅の融点以上の温度
で加熱して、鋼材を多孔y!、基材に溶浸させて複合金
属とした真空インクラブタの電極材料の製造方法。 - (4) まず、フェライト系ステンレス鋼とモリブデン
とタングステンとの混合粉末と、鋼材とを共に非酸化性
雰囲気中に納置し、ついで、これら混合粉末および鋼材
を銅の融点より低い温度で加熱して上記混合粉末の各金
属を相互に拡散結合することにより多孔質基材を形成し
、ついで、銅の融点以上で、かつ、7ヱライト系ステン
レス鋼の融点より低い温度で上記多孔質基材および鋼材
を加熱することにより鋼材を上記多孔質基材に溶浸させ
て複合金属とした真空インタラプタの電極材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58127254A JPS6021354A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 真空インタラプタの電極材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58127254A JPS6021354A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 真空インタラプタの電極材料とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6021354A true JPS6021354A (ja) | 1985-02-02 |
JPH0521964B2 JPH0521964B2 (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=14955494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58127254A Granted JPS6021354A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 真空インタラプタの電極材料とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6021354A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103093976A (zh) * | 2011-11-04 | 2013-05-08 | 品元企业股份有限公司 | 含不锈钢系材料的电触头 |
-
1983
- 1983-07-13 JP JP58127254A patent/JPS6021354A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103093976A (zh) * | 2011-11-04 | 2013-05-08 | 品元企业股份有限公司 | 含不锈钢系材料的电触头 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0521964B2 (ja) | 1993-03-26 |
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